Tartalom
A proton tömegének három módszerét megtalálhatjuk: az elméletből, az atomi móltömegből és a töltés / tömeg összehasonlításából az elektronokkal történő számítást. Az elmélet felhasználása annak meghatározására, hogy milyen proton tömegnek kell lennie, csak a terület szakembereinek reális. A töltés / tömeg és a moláris tömeg kiszámítása elvégezhető egyetemi és középiskolai szinten.
Derítsd ki a proton tömegét kvantum- és relativitáselméletekből. A protonok belső szerkezete - három részecske (kvarc), amelyeket vonzó erők (gluonok) tartanak össze. A naiv feltételezések minden kvarchoz 1/3 proton tömeget adnának. A proton tömegének körülbelül 95–98% -át nem befolyásolja a kvark tömege. Valójában a legtöbb proton tömeg a kvarkok kölcsönhatási energiájából származik. Emlékezzünk az „E = mc ^ 2” -re, ha zavart okoz a „tömeg energiából származik” kifejezés.
Számítsa ki a hidrogén moláris tömegének ismeretét. Egy mól 6.022e23-nak felel meg, ugyanúgy, mint egy tucat egyenlő 12-gyel, vagy egy pár kettővel egyenlő. Feltételezzük, hogy egy mol hidrogénatom (nem „H2” molekulák) súlya 1,0079 g. Minden hidrogénatom egy protont tartalmaz, tehát egy mól proton súlya 1,0079 g. Mivel minden mól egyenlő 6.022e23 egységgel, tudjuk, hogy a 6.022e23 protonok súlya 1.0079 gramm. 1,0079 g molekulaszámmal (1,0079 / 6,022e23) osztva proton tömeget kapunk: 1,6737e-24 g.
Ne feledje, hogy a hidrogénatomok elektronai vannak a proton töltésének kiegyensúlyozására. Az elektronok nélküli protonok, akár oldatban oldva, akár plazma formájában, nagyon különböznek a hidrogénatomoktól. Mivel a számítás itt nem áll meg, figyelmen kívül hagyhatjuk a fizikai abszurditást, ha úgy teszünk, hogy az elektronok nem léteznek.
Ne feledje, hogy a „móltömeg” számítási módszer bármilyen elemmel elvégezhető. Három hibaforrás kúszik fel. Először is, a hidrogénatomok protonjai nem kötődnek. Más elemekben a protonok kötődnek a neutronokhoz. A magban kötött protonok kevesebb energiát - tehát kissé kevesebb tömegű - kevesebb energiát tartalmaznak, mint az izolált protonok. Másodszor, az elektronszám és a hiba, ha figyelmen kívül hagyjuk őket, összeadódni kezd. Az elektronok elszámolása az egész erőfeszítést bonyolultabbá teszi. Végül, a nehezebb elemek radioaktívak. Fontolja meg a bomlási útvonalakat, az izotóp-jelenlétet, a felezési időket stb. A számítás továbbra is lehetséges, de ez nehezebb lesz, mint amilyennek lennie kell.
Használjon töltési / tömegarányt. Ez a módszer méri a részecske görbületét a kalibrált elektromos és mágneses mezők belépésekor. A görbület nagysága jelzi a proton tömegét az elektron tömegével összehasonlítva. A kísérleti ötlet hasonló a gördülő golyó mozgásának befolyásolásához. Egy állandó mechanikus erő kismértékben eltéríti a nehéz görögdinnye (protont) az egyenes vonal elől. Ugyanez az erő sokkal jobban eltereli a könnyű golflabdát (elektron).